上導軸承甩油原因分析及改造

王環(huán)東，張永慧，林善明，葉倩倩

(1.松江河發(fā)電廠，吉林 撫松 134500；2.長春工程學院，吉林 長春 130012)

1 設備概況

松江河梯級石龍水電站裝有2臺單機容量為35 MW的軸流轉槳式機組，發(fā)電機型號為SF35-30/6250，額定轉速為200 r/min。機組型式為三導懸式結構，推力軸承與上導軸承共用1個油箱(即推導一體式結構)，推力瓦由8塊塑料瓦組成，推力負荷為586 t。上導軸瓦由10塊鎢金瓦組成，推力頭與鏡板為一體式結構，推力頭外緣作為上導軸領承受機組的徑向力。

自2010年投運以來，石龍電站1號機組上導軸承一直存在內(nèi)甩油的問題，每4天約需補油1次，每次補油量20 L。如不及時補油，推力瓦與上導瓦溫將持續(xù)升高，溫度從最初的36 ℃升至44 ℃，無法運行穩(wěn)定；同時打開觀察孔測量油位，油位降低50 mm左右，并已降至上導瓦下緣(標準油位為導軸瓦中間位置)，甩出的油霧直接濺至定、轉子內(nèi)部，嚴重影響機組定、轉子絕緣，對下游環(huán)境也造成了一定的污染。因此，必須分析上導軸承甩油的原因，并解決此問題。

2 原因分析

2.1 轉子與油槽間存在負壓區(qū)

由于機組運行時轉子旋轉鼓風，致使推力頭及滑轉子內(nèi)下側至油面之間形成局部負壓，其作用相當于1臺吸風泵，導致油面被吸高或涌溢。此外，由于機組在安裝過程中主軸與擋油圈不同心，機組旋轉時同樣形成泵效應；導致甩油發(fā)生。

2.2 上、下油箱連通尺寸過小

石龍電站機組推力軸承和上導軸承采用上、下2個油箱，油箱之間通過兩上導瓦之間的空隙及瓦座背側的Φ24×10 mm回油孔相連，靜止油位為上導瓦抗重螺栓的1/2處，下油箱完全充滿油(見圖1)。從圖1可以看出，隨著油的流動和溫度的升高，下油箱中的油受熱膨脹，由于上、下油箱連通空間有限，下油箱將無法有效地釋放壓力，導致無法形成內(nèi)低外高的楔形油面，易使推力頭內(nèi)表面出現(xiàn)爬油現(xiàn)象。

2.3 擋油圈與推力頭阻尼效果差

由于推力頭內(nèi)側較光滑，阻尼效果差，旋轉的油面在離心力作用下，沿推力頭內(nèi)側向上爬升。而第1道擋油環(huán)隨著油位的升高完全浸泡在油中，起不到應有的阻尼作用，因此旋轉的油可較為順利地越過第2道擋油環(huán)，并沿擋油圈甩出。

圖1 推力軸承與上導軸承連接

2.4 油循環(huán)效果差

原冷卻器下部未設置隔油板，經(jīng)推力瓦后的部分熱油未經(jīng)冷卻器直接短路循環(huán)，導致油溫整體升高，體積膨脹增大，黏度降低，形成油霧及甩油。

3 改造方案

為徹底解決漏油問題，結合2012年2月份春季檢修情況，對1號機推力頭和擋油圈進行了改造，并對油循環(huán)路徑進行了改進(參見圖1)。

3.1 加裝補氣管推力頭加鉆泵油孔

為破壞發(fā)電機與擋油圈間的負壓，用1根Φ50的鋼管將擋油管的下端區(qū)域與發(fā)電機蓋板外的大氣連通，有效防止了發(fā)電負壓而使油面吸高甩油的情況，同時在管口處加裝1只濾網(wǎng)以防雜物落入。

在推力頭內(nèi)孔靜止油面處，加鉆4只向外斜30°的Φ20斜孔。由于推力頭旋轉時其外緣的線速度大于內(nèi)緣線速度，從而形成泵效應，使油面沿推力頭內(nèi)側爬升，通過泵孔可減少向上的爬油量。

3.2 加裝上、下油箱的連通管及回油孔

針對下油箱運行時的蹩壓問題，在上、下油箱間加裝了6只Φ50的連通管，確保下油箱壓力能有效釋放，有利于形成內(nèi)低外高的楔形油面，從而降低了擋油管口區(qū)的油位。為保證油循環(huán)效果，將連通管入口選擇在冷卻器后，出油孔正對上導瓦的上沿，有利于油和瓦的冷卻。同時為保證上油槽油循環(huán)通暢，在上導瓦外側鉆8個Φ30的回油孔，將原鏡板泵孔用絲堵封堵，有效降低了冷卻器與推力頭之間的壓力，使上油箱的油能順利回到下油箱，加強了油的循環(huán)效果。

3.3 加裝梳齒迷宮擋油管

結合雙層擋油管和迷宮通道特點，在推力頭上焊接擋環(huán)，在原雙道擋油環(huán)上部加裝一道“L”形擋油管，并在第2道擋油環(huán)上加鉆3個Φ14的回油孔。該結構既利用了雙層擋油管降低管區(qū)雷諾數(shù)的特點，又結合了迷宮擴大、縮小、拐彎的優(yōu)點，使油、氣的動壓減小，減少了泄漏，同時在迷宮間的積油還可通過底部回油孔流回油槽。

3.4 加裝隔油板

為提高油的循環(huán)冷卻效果，在冷卻器底部加裝徑向隔油板。油流過冷卻器后，溫度降低，體積減小，密度增大，冷油下沉，形成溫差對流，改進了油循環(huán)，提高了冷卻器的換熱性能，從而可以降低油溫和瓦溫。

按上述方法改造后，經(jīng)過近1個月的運行觀察，機組最長連續(xù)運行時間12 h，油位沒有發(fā)生改變，也未發(fā)現(xiàn)任何油跡，推力、上導瓦溫較改造前平均降低了3 ℃。上導軸承漏油問題得到了徹底解決。